JP2007008382A - 視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報が二重に見えることを防止する。
【解決手段】視覚情報表示制御手段２が、周期ｘで長さＬが条件式２Ｌ≧ｘを満たす視覚情報１２が水平方向に繰り返し表示される表示パターンを生成し、生成した表示パターンを視覚情報として運転者の前方視界１１内に表示する。これにより、小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報１２が二重に見えることを防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法に関する。

従来より、フロントウインドウガラスの前方に視覚情報を呈示し、車両の速度に合わせて視覚情報の呈示位置を変化させることにより、運転者の注視位置を適切な位置に誘導する車両用表示装置が知られている（特許文献１，２を参照）。
特開平７−８９３７１号公報 特開平１０−２０６７８９号公報

しかしながら、従来の車両用表示装置は、凹面鏡の上下方向の角度を変化させることにより視覚情報の上下位置を変化させる構成になっているために、視覚情報の焦点距離を厳密に制御することができない。従って、従来の車両用表示装置によれば、運転者が前方風景に対して視覚の焦点を合わせている状態の時に焦点距離が異なる視覚情報を呈示した場合、両眼視差により視覚情報が二重に見えることによって運転者が視覚情報に対して煩わしさを感じることがある。

なお、このような問題を解決するために、光学系を用いることにより視覚情報の焦点位置を制御する方法も考えられるが、この方法を用いる場合には、複雑な光学系が必要になるために、装置が大型，高価になり、車両に搭載することが困難になる。また、上記特許文献２に記載されているようなヘッドマウントディスプレイを用いて両眼視差に伴う二重視を防止する方法も考えられるが、この方法を用いた場合には、ヘッドマウントディスプレイを頭部に装着することに対して運転者が煩わしさを感じることがあり、また、ヘッドマウントディスプレイが運転操作の妨げになる可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報が二重に見えることを防止可能な視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法は、視覚情報が所定周期毎に水平方向に繰り返し表示される呈示パターンを生成し、生成した呈示パターンを視覚情報として運転者の前方視界内に呈示する。

本発明に係る視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法によれば、小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報が二重に見えることを防止できる。

以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成及び動作について説明する。

〔視覚情報呈示装置の構成〕
本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置は、車両に設けられ、図１に示すように、データ保存手段１と、視覚情報表示制御手段２と、視覚情報表示手段３とを主な構成要素として備える。データ保存手段１は、公知の記憶装置により構成され、運転者の前方視界内に表示する視覚情報及び後述する処理を実現するための制御プログラムや制御パラメータを保存データとして記憶する。

視覚情報表示制御手段２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の情報処理装置により構成され、データ保存手段１内に記憶されている保存データを利用して運転者の前方視界内に表示する視覚情報の内容（例えば経路誘導情報，車両状態情報，道路地勢情報等）や表示形態及び表示位置を制御する。視覚情報表示手段３は、ヘッドアップディスプレイ，プロジェクター，透明液晶等の表示装置により構成され、図２に示すように、視覚情報表示制御手段２の制御に従ってフロントウインドウガラス内側表面上の運転者の前方視界１１内に視覚情報１２を表示する。

そして、このような構成を有する視覚情報呈示装置では、視覚情報表示制御手段２が以下に示す表示制御処理を実行することにより、両眼視差により視覚情報が二重に見えることを防止する。以下、図面を参照して、この表示制御処理を実行する際の視覚情報表示制御手段２の動作について説明する。

〔表示制御処理〕
図３に示すように、運転者Ｍが視覚の焦点を合わせている車両前方位置までの距離，運転者Ｍから視覚情報１２の表示位置までの距離，運転者Ｍの両眼Ｅ１，Ｅ２間の距離をそれぞれパラメータａ，ｂ，ｄで表し、また、運転者Ｍが視覚の焦点を位置ａに合わせている時に視覚情報１２を表示した場合に生じる両眼視差に伴う視覚情報１２の視認位置の左右差をパラメータｘで表すと、パラメータａ，ｂ，ｄ，ｘは三角形の相似関係から以下の比例関係式（１）を満たすことになるので、視覚情報１２の視認位置の左右差ｘは以下の数式（２）により表される。

すなわち、運転者Ｍが視覚の焦点を位置ａに合わせている時に視覚情報１２を表示した場合、両眼視差に起因して、運転者Ｍは視覚情報１２があたかも距離ｘをあけて２つ表示されている（二重視）ように視認する。そこで、この視覚情報呈示装置では、視覚情報表示制御手段２は、水平方向長さがＬの視覚情報１２が周期ｘで水平方向にｎ個繰り返し表示される表示パターンを生成し、生成した表示パターンを視覚情報として運転者の前方視界１１内に表示する。

このような構成によれば、図４（ａ），（ｂ）や図６（ａ），（ｂ）に示すように、視覚情報１２の長さＬが条件式２Ｌ≧ｘを満たす場合、両眼視差に起因して左右の眼により視認された視覚情報１２の位置が重なることによって、運転者は視覚情報１２を１つの連続的な図形１３として視認するようになるので、両眼視差により視覚情報１２が二重に見えることを防止できる。なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように、視覚情報１２の長さＬが条件式２Ｌ＜ｘを満たす場合には、運転者は視覚情報１２をｎ＋１個の水平方向に連続する視覚情報１３として視認するようになるので、視覚情報１２の水平方向の長さＬは条件式２Ｌ≧ｘを満たすように設定する。

一方、図７に示すように、車両毎に固有の値となる地表面から車両重心位置Ｇまでの垂直方向距離，車両重心位置Ｇから視覚情報１２の表示位置までの垂直方向距離，及び車両重心位置Ｇから運転者Ｍの眼球位置Ｅまでの垂直方向距離をそれぞれパラメータＨｖ，Ｈｅ，Ｈｄで表すと、パラメータａ，ｂ，Ｈｖ，Ｈｅ，Ｈｄは三角形の相似関係から以下の比例関係式（３）を満たすことになるので、車両重心位置Ｇから視覚情報１２の表示位置までの垂直方向距離Ｈｅは以下の数式（４）により表される。

なお、この実施形態では、パラメータＨｄ，ｂは標準的な体形を有する運転者が運転する場合のシートポジションから求まる値を用いた。また、運転者Ｍの視線とフロントウインドウガラスの接点と視覚情報１２の表示位置との間の水平方向距離Δｂは、距離ａに対して十分に小さいことから０であるとした。

従って、数式（４）から明らかなように、車速が５０［ｋｍ／ｈ］未満の時はａ＝５０［ｍ］，５０［ｋｍ／ｈ］以上６０［ｋｍ／ｈ］未満の時はａ＝６０［ｍ］，６０［ｋｍ／ｈ］以上７０［ｋｍ／ｈ］未満の時はａ＝７０［ｍ］，７０［ｋｍ／ｈ］以上の時はａ＝１００［ｍ］等のように、車速に応じて距離ａを設定することにより、車両重心位置Ｇから視覚情報１２の表示位置までの垂直方向距離Ｈｅ、すなわち視覚情報１２の上下方向位置を車速に応じて変化させることができる。

そこで、この実施形態では、視覚情報表示制御手段２は、車速に応じて運転者Ｍが視覚の焦点を合わせている車両前方位置までの距離ａを設定し、設定した距離ａを上記数式（２）に代入することにより求められる周期ｘ毎に長さＬが条件式２Ｌ≧ｘを満たす視覚情報１２が水平方向に繰り返し表示される表示パターンを生成する。そして、視覚情報表示制御手段２は、設定した距離ａを上記数式（４）に代入することにより求められる車両重心位置Ｇから垂直方向距離Ｈｅの位置に生成した表示パターンを表示する。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、視覚情報表示制御手段２が、周期ｘ毎に長さＬが条件式２Ｌ≧ｘを満たす視覚情報１２が水平方向に繰り返し表示される表示パターンを生成し、生成した表示パターンを視覚情報として運転者の前方視界１１内に表示するので、小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報１２が二重に見えることを防止できる。

〔視覚情報呈示装置の構成〕
本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置は、図８に示すように、上記第１の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成に加えて、自車走行状態検出手段４と、車外環境推定手段５と、眼球位置推定手段６と、接近車状態検出手段７と、地図情報取得手段８を備える。自車走行状態検出手段４は、自車両の速度や操舵角，自車両の水平度（ピッチ，ロール），ウィンカー信号の有無等の自車両の走行状態を表す情報を検出し、検出結果に基づいて自車両の速度，直進方向，及び進行方向と自車両基準の水平軸の情報を推定する。そして、自車走行状態検出手段４は、推定結果をデータ保存手段１に記録する。なお、自車両基準の水平線の位置は、任意の固定値としてもよいし、自車両のロール，ピッチや運転者の眼球位置を考慮して推定してもよい。

車外環境推定手段５は、車両に設けられた光センサ，雨滴センサ，温度センサ，湿度センサ等の各種センサを利用して車外の天候状況，夜間有視界情報等の自車両の外界環境を推定し、推定結果をデータ保存手段１に記録する。なお、車外環境推定手段５は、車両に設けられた撮像装置により撮像された車両前方方向の風景画像を解析することにより、車外の天候状況，夜間有視界情報を推定してもよい。

眼球位置推定手段６は、運転者Ｍの眼球位置Ｅ及び視線方向を推定し、推定結果をデータ保存手段１に記録する。具体的には、眼球位置推定手段６は、運転者Ｍとして標準的な体形を有する運転者を設定し、設定された運転者の眼の位置を任意の固定値として出力することにより、運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定する。なお、眼球位置推定手段６は、運転席の位置とミラーの角度を検出し、運転席の位置及びミラーの角度と運転者の眼球位置の対応関係を示すテーブルデータの中から検出された運転席の位置及びミラー（サイドミラーとルームミラーの少なくとも一方）の角度に対応する運転者の眼球位置を検索することにより、運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定してもよい。また、眼球位置推定手段６は、運転者Ｍの顔画像を撮像，解析することにより運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定してもよい。

接近車状態検出手段７は、車車間通信が可能な装置により構成され、自車両に対する接近車と通信することにより、接近車の走行状態、より具体的に接近車の位置及び方位を検出し、検出結果をデータ保存手段１に記録する。地図情報取得手段８は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を備えるナビゲーション装置により構成され、自車両の現在の走行位置を推定し、推定結果をデータ保存手段１に記録する。

そして、このような構成を有する視覚情報呈示装置では、視覚情報表示制御手段２が以下に示す表示制御処理を実行することにより、両眼視差による二重視を生じさせることなく視覚情報１２を表示して運転者の運転操作を支援する。以下、図面を参照して、この表示制御処理を実行する際の視覚情報表示制御手段２の動作について説明する。なお、以下では、交差点を右折する際の運転者の運転操作を支援する例について説明するが、本発明はその他の運転操作支援に適用できることは勿論である。

〔表示制御処理〕
この表示制御処理では、始めに、視覚情報表示制御手段２がデータ保存手段１に記録されている情報を参照して自車両が交差点で右折待ちの状態にあるか否かを判別する。そして、判別の結果、自車両が交差点で右折待ちの状態にある場合、視覚情報表示制御手段２は以下に示す処理を実行する。なお、自車両が右折待ちの状態であるか否かの判断は、例えば、地図情報取得手段８により推定された自車両の走行位置が交差点から所定距離範囲内であるか否か、且つ、自車走行状態検出手段４により右ウィンカー信号の出力が検出されたか否か、又は地図情報取得手段８により推定された自車両の走行位置が右折専用レーン内であるか否かを判別することにより行うことができる。

自車両が交差点で右折待ちの状態にある場合、視覚情報表示制御手段２は、接近車状態検出手段７及び地図情報取得手段８により検出された接近車及び自車両の位置に基づいて、自車両に対する接近車の方位及び自車両と接近車との間の距離を算出し、算出された距離を運転者Ｍが視覚の焦点を合わせるべき車両前方位置までの距離ａに設定する。そして、視覚情報表示制御手段２は、設定された距離ａに基づいて、図９（ａ），（ｃ）に示すように、接近車２１の位置を示す長さＬａ１の視覚情報１２ａが周期Ｘａ１で水平方向に繰り返し表示される表示パターン１３ａを生成し、表示パターン１３ａを視覚情報として運転者の前方視界１１内に表示する。これにより、運転者は、表示パターン１３ａによって接近車２１の位置を明確に視認することができる。

一方、接近車の車速Ｖ及び自車両の右折所要時間Ｔｒをそれぞれ４０［ｋｍ／ｈ］，５［ｓｅｃ］とすると、自車両が交差点を安全に右折することができる接近車と自車両との間の距離ＴＤ（＝Ｔｒ×Ｖ）は約５６［ｍ］と算出できるので、視覚情報表示制御手段２は距離ＴＤを運転者Ｍが視覚の焦点を合わせるべき車両前方位置までの距離ａに設定する。そして、視覚情報表示制御手段２は、設定された距離ａに基づいて、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、距離ＴＤを示す長さＬａ２の視覚情報１２ｂが周期Ｘａ２で水平方向に繰り返し表示される表示パターン１３ｂを生成し、表示パターン１３ｂを視覚情報として運転者の前方視界１１内に表示する。これにより、運転者は、表示パターン１３ｂと自車両の位置関係によって自車両が交差点を安全に右折することができるタイミングを明確に視認することができる。

なお、眼球位置推定手段６により運転者の視線方向を推定した場合には、視線方向と視覚情報の表示方向との視距離の差異に応じて視覚情報のコントラストを変化させることにより視線誘導及び視覚情報の視認効率を向上させるようにしても良い。また、自車両走行状態検出手段４により自車両の姿勢を検出した場合には、自車両の姿勢を考慮して視覚情報の表示位置が前方風景と一致するように制御しても良い。また、車外環境推定手段５により自車両の車外環境を検出した場合には、車外環境の変化に応じて視覚情報のコントラストや色を変化させて視覚情報の視認効率が上がるようにしても良い。

以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、眼球位置推定手段６が運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定し、視覚情報表示制御手段２は、眼球位置推定手段６により推定された運転者Ｍの眼球位置Ｅから表示パターンの表示位置までの距離ａを推定し、推定された距離ａに応じて表示パターンの表示位置を制御するので、運転者Ｍの眼球位置Ｅに合わせて表示パターンの表示位置を前方風景に合わせて最適な位置に制御することができる。

また、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、自車走行状態検出手段４が自車両の走行状態を検出し、視覚情報表示制御手段２が自車走行状態検出手段４により検出された車両の走行状態に応じて表示パターンの表示位置を制御することにより、自車両の姿勢に合わせて前方風景と視覚情報とを常に重畳表示するので、運転者は煩わしさを感じることなく、且つ、違和感なく視覚情報を取得することができる。

また、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、車外環境推定手段５が自車両の車外環境を推定し、視覚情報表示制御手段２が車外環境推定手段５により推定された車外環境に応じて表示パターンのコントラストと色の少なくとも一方を制御ので、安全で視認性が高い、且つ、視認負荷が少ない視覚情報呈示装置を構成することができる。

また、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、眼球位置推定手段６は運転者Ｍの眼球位置Ｅに基づいて運転者の視線方向を推定し、視覚情報表示制御手段２は眼球位置推定手段６により検出された運転者の視線方向に応じて表示パターンのコントラストを制御するので、運転者は視覚情報を効率よく取得することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成を示すブロック図である。 運転者の前方視界内に表示された視覚情報の一例を示す模式図である。 運転者，視覚情報，及び前方風景の水平方向の位置関係を示す図である。 ２Ｌ＞ｘである場合に運転者に視認される視覚情報を示す図である。 ２Ｌ＜ｘである場合に運転者に視認される視覚情報を示す図である。 ２Ｌ＝ｘである場合に運転者に視認される視覚情報を示す図である。 運転者，視覚情報，及び前方風景の垂直方向の位置関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成を示すブロック図である。 運転者の前方視界内に表示された視覚情報の一例を示す模式図である。

符号の説明

１：データ保存手段
２：視覚情報表示制御手段
３：視覚情報表示手段

Claims (6)

1. 車両に設けられ、運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示装置であって、
   前記視覚情報が所定周期毎に水平方向に繰り返し呈示される呈示パターンを生成し、当該呈示パターンを視覚情報として運転者の前方視界内に呈示する視覚情報表示制御手段を備えることを特徴とする視覚情報呈示装置。
2. 請求項１に記載の視覚情報呈示装置であって、
   前記運転者の眼球位置を推定する眼球位置推定手段を備え、
   前記視覚情報表示制御手段は、前記眼球位置推定手段により推定された運転者の眼球位置から前記呈示パターンの呈示位置までの距離を推定し、推定された距離に応じて前記呈示パターンの呈示位置を制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の視覚情報呈示装置であって、
   前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を備え、
   前記視覚情報表示制御手段は、前記走行状態検出手段により検出された車両の走行状態に応じて前記呈示パターンの呈示位置を制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の視覚情報呈示装置であって、
   前記車両の車外環境を推定する車外環境推定手段を備え、
   前記視覚情報表示制御手段は、前記車外環境推定手段により推定された車外環境に応じて前記呈示パターンのコントラストと色の少なくとも一方を制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
5. 請求項２乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の視覚情報呈示装置であって、
   前記眼球位置推定手段は、運転者の眼球位置に基づいて運転者の視線方向を推定し、前記視覚情報表示制御手段は、当該眼球位置推定手段により検出された運転者の視線方向に応じて前記呈示パターンのコントラストを制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
6. 車両に設けられ、運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示方法であって、
   前記視覚情報が所定周期毎に水平方向に繰り返し表示される呈示パターンを生成するステップと、前記呈示パターンを視覚情報として運転者の前方視界内に呈示するステップとを有することを特徴とする視覚情報呈示方法。

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